NFC最全解析

Vivian
7 min readNov 13, 2018

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説到NFC,我們大家並不陌生,移動支付、掃碼乘車……都會看到它的存在。那麼,NFC技術到底是什麼?它有什麼特點?又會帶來哪些新機遇?

NFC是什麼?

NFC(Near Field Communication),即“近場通信”,顧名思義,這是一種短距離的高頻無線通信技術,電子設備可以在彼此靠近的情況下進行數據交換。

近場通信,是在13.56MHz頻率運行於20釐米距離內,其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種。

具體來説,它是通過在單一芯片上集成感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通信的功能,利用移動終端實現移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等應用。

NFC由RFID演變而來?

2003年,索尼和飛利浦共同研製開發NFC;2004年,兩大巨頭又與諾基亞合作,創建NFC論壇,開始推廣NFC的應用。

而這個技術是由免接觸式射頻識別(RFID)演變而來。但是,NFC與RFID看似相似,但其實有很多區別,因為RFID本質上屬於識別技術,而NFC屬於通信技術。

區別1. 工作頻率

NFC的工作頻率為13.56MHz;而RFID的工作頻率有低頻(125KHz-135KHz),高頻(13.56MHz)及超高頻(860MHz-960MHz)。

區別2. 工作距離

NFC的工作距離一般小於10cm,從而更好地保證業務的安全性;而RFID因具有不同的頻率,其工作距離在幾釐米到幾十米不等。

區別3. 工作模式

NFC同時支持讀寫模式和卡模式;而在RFID中,讀卡器和非接觸卡是獨立的兩個實體,不能切換。

區別4. 點對點通信

NFC支持P2P模式;RFID不支持P2P模式。

區別5. 應用領域

NFC多數應用在門禁,公交卡,手機支付等領域;而RFID更多的工作在生產,物流,跟蹤和資產管理上。

NFC的三種工作模式

1.讀卡器模式

這是一種主動模式,數據在NFC芯片中,好比“刷標籤”。

通過支持NFC的電子設備從帶有NFC芯片的標籤、貼紙、名片等媒介中讀寫信息。當設備向NFC讀寫數據時,它會發送某種磁場,而這個磁場會自動的向NFC標籤供電,因此不需要外部供電。

2.仿真卡模式

相較於讀卡器模式,這是一種被動模式。可以當作“刷手機”,數據在支持NFC的手機或其它電子設備中。

簡單來説,支持NFC的手機或其它電子設備被模擬成一張卡,例如借記卡、公交卡、門禁卡等。它的基本原理是將相應IC卡中的信息憑證封裝成數據包存儲在支持NFC的外設中 。

這種模式,在使用時還需要一個NFC射頻器。這個射頻器如同刷卡器,手機或其它設備靠近NFC射頻器,手機就會接收到NFC射頻器發過來的信號,在通過一系列複雜的驗證後,將IC卡的相應信息傳入NFC射頻器,最後這些IC卡數據會傳入NFC射頻器連接的電腦,並進行相應的處理。

移動設備主要以這種模式操作,可以大幅降低功耗,並延長電池壽命。

3.點對點模式

這是一種雙向模式,通常用於不同NFC設備之間進行數據交換,相當於兩個設備都處於主動模式。不過這個模式已經沒有“刷”的感覺了,其有效距離一般不能超過4釐米。

點對點模式的典型應用是兩部支持NFC的手機或平板電腦實現數據的點對點傳輸,例如,交換圖片或同步設備聯繫人。因此,通過NFC,多個設備如數字相機,計算機,手機之間,都可以快速連接,並交換資料或者服務。

有人會説,這個模式類似於藍牙、紅外。但它的傳輸建立速度要比紅外和藍牙技術快很多,傳輸速度卻不如藍牙。

NFC應用如此廣泛?

NFC由來已久,為什麼近幾年才進入我們的視線?日本最早開始推廣NFC,可是在其它地區市場似乎一片慘淡。2004年,諾基亞推出了世界上第一款NFC產品 — — 諾基亞3220,但由於並無實用的功能,NFC也只能作為一個噱頭。

直至今日,隨着移動支付的普及,NFC技術又重新成為各大手機製造商的寵兒。

1.移動支付

相對於掃碼付款模式,NFC的接觸付款模式顯然更加快捷和安全。

目前,各大銀行都推出了“手機錢包功能”,手機廠商也在手機中加入“錢包功能”(如:Apple Pay、Samsung Pay、Mi Pay等)可以直接用手機“刷卡”支付。

在交通出行方面,通過NFC設備觸碰閘機口的讀卡區域,可以自動打開閘道,這是將交通卡的功能集成到NFC 設備之上。在英國倫敦,有8500輛公交車支持NFC支付,乘客可以使用借記卡、信用卡或充值卡在NFC讀取器上支付交通費用。

讓手機作為銀行卡和交通卡使用,都是通過卡模擬來實現的。

2.文件傳輸

類似於手機藍牙,在兩台手機都將NFC功能開啟後,將手機靠近即可建立連接,之後就可選擇傳輸或接收文件。

現在很多相機、照片打印機,也通過NFC進行圖片快速傳輸,方便又快捷。

3.圖書出版

對於圖書而言,一直存在的爭議是電子圖書是否會替代紙質圖書,NFC 技術的到來,也將改變圖書出版的原有模式。

2012年,美國的阿爾伯克基城推出了NFC 圖書,圖書集成了八個NFC 芯片,通過NFC 設備讀取可以瀏覽多媒體,互動性、信息娛樂、個性化、社交媒體等都可以添加,如此可以帶來不一樣的閲讀體驗,特別是在視頻、遊戲、社交功能的添加之後,紙質圖書也變得繽紛多彩。

4.零售商超

NFC 在零售中的應用也逐漸普及。2012年10月,法國Casino連鎖超市宣佈試點全球第一個NFC 超市,在超市中,用户通過NFC 手機讀取貨架當中的商品NFC 標籤,隨後顧客的NFC 手機將顯示商品的成分列表、供貨信息、視頻資料、價格等相關信息。同時,超市可以通過標籤讀取的次數,瞭解消費者喜好,進一步安排貨架的人性化擺放,促進消費。

NFC芯片三大主力

説起NFC技術,不得不説説其芯片的主要廠商。就目前來看,NFC芯片基本被國外廠商壟斷,其中恩智浦、意法半導體、法國穎設為三大主流NFC芯片廠商。

1.恩智浦(NXP)

NXP於2006年從飛利浦(Philips)電子公司獨立出來。1994年NXP就開發出MIFARE技術,雖然標準未被納入NFC Forum,但基於此兩種標準的MIFARE卡目前被歐美的交通運輸市場廣泛採用。NXP以此優勢,推出市場上唯一同時相容MIFARE標準與NFC Forum標準的產品,增加其晶片在國際間的通用性。

目前,交通運輸與手機的NFC芯片市場幾乎被NXP所壟斷,在移動支付領域佔得一席之地。

2.法國穎設(Inside Secure)

Inside Secure,前身為Inside Contactless,專注於NFC技術以及交易安全技術的開發,因此產品多為用於智慧卡的NFC芯片;2010年,併購愛特梅爾(Atmel)的安全元件部門,且改名為Inside Secure,宣示該公司着重於NFC安全元件開發的決心,於2012年開發出該公司第一顆NFC安全元件。雖然目前該公司以安全元件開發為主軸,但並未放棄智慧卡NFC芯片的主導權。

3.意法半導體(ST)

由於意法半導體與ARM合作,基於其處理器架構上,開發多達四百五十種的MCU,包含了從高運算速度到低運算速度的產品,這些MCU只要與NFC控制器作整合,就可以搭載在不同的終端類型產品進行NFC的應用,讓業者可由應用面及價格來做最佳選擇。

ST意識到安全元件在行動支付應用的重要性,也開發安全元件的MCU。在NFC的安全元件MCU方面,由於不同類型終端業者所需要的安全元件模式不同,所以同時開發三種安全元件模式的產品(內嵌於行動電話、內嵌於micro SD卡及內嵌於SIM卡)。

此外,索尼、飛利浦、英飛凌、博通等都有研發NFC芯片。

NFC還有許多功能處於研發階段,並沒有完全走進我們的生活,全球各地還在研究NFC的潛力。

最新的iPhone XS、iPhone XR都把NFC支付作為繼續沿用的支付手段,華為、小米、三星、魅族等品牌逐漸將NFC功能作為標配,可以想象,不久之後,NFC技術將被更加廣泛地應用到我們的衣、食、住、行方方面面。

未來可期……

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